復(fù)雜工程系統(tǒng)測(cè)量與控制教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室

實(shí)驗(yàn)室在錢(qián)鐘韓院士、馮純伯院士的長(zhǎng)期帶領(lǐng)下，吸引了一批國(guó)內(nèi)外培養(yǎng)的優(yōu)秀人才，團(tuán)結(jié)、凝聚了一支創(chuàng)新強(qiáng)、有朝氣的學(xué)科研究隊(duì)伍。實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)有34名主要成員中，有教授15名，其中中科院院士1名，國(guó)家杰出青年基金獲得者2名，國(guó)家863計(jì)劃?rùn)C(jī)器人主題專(zhuān)家1名，其余為一批活躍的具有博士學(xué)位的年輕教授和副教授，他們是實(shí)驗(yàn)室發(fā)展的生力軍。

實(shí)驗(yàn)室有著優(yōu)良的研究實(shí)驗(yàn)條件，具有先進(jìn)水平的實(shí)驗(yàn)測(cè)試儀器設(shè)備，是國(guó)家“211”工程、“985”工程重點(diǎn)建設(shè)部門(mén)，目前承擔(dān)大量縱/橫向研究項(xiàng)目，包括國(guó)家和江蘇省自然科學(xué)基金項(xiàng)目、科技攻關(guān)項(xiàng)目、國(guó)家863計(jì)劃和973計(jì)劃項(xiàng)目等。2100433B

依據(jù)國(guó)際及國(guó)內(nèi)控制領(lǐng)域的研究動(dòng)向并結(jié)合國(guó)家重大科技發(fā)展需求以及國(guó)民經(jīng)濟(jì)建設(shè)與發(fā)展需求，實(shí)驗(yàn)室確立了以復(fù)雜工程系統(tǒng)的測(cè)量與控制問(wèn)題為主要研究?jī)?nèi)容。主要針對(duì)系統(tǒng)規(guī)模龐大、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、變量（參數(shù)）多、系統(tǒng)目標(biāo)和約束多樣的各類(lèi)現(xiàn)代復(fù)雜工程系統(tǒng)對(duì)象，尋求新的有效方法和手段來(lái)進(jìn)行系統(tǒng)的建模、分析、測(cè)量與控制的研究。研究成果可廣泛應(yīng)用于各類(lèi)實(shí)際工程系統(tǒng)如石化、冶金、發(fā)電、機(jī)械、輕紡等制造系統(tǒng)，并可在電力、電信、交通等網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中有著廣泛的應(yīng)用背景，又能為新興的物質(zhì)與信息混合復(fù)雜系統(tǒng)提供信息獲取、控制及協(xié)調(diào)等問(wèn)題的解決方法。復(fù)雜工程系統(tǒng)測(cè)量與控制問(wèn)題的解決不論是對(duì)控制學(xué)科的發(fā)展，還是對(duì)解決國(guó)家重大科技發(fā)展需求都是具有重大的理論與應(yīng)用意義的，同時(shí)又極具挑戰(zhàn)性。

目前實(shí)驗(yàn)室重點(diǎn)在以下3個(gè)方向開(kāi)展理論研究和結(jié)合工程背景的實(shí)際應(yīng)用研究：

(1)復(fù)雜過(guò)程系統(tǒng)的測(cè)量與控制；

(2)復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)化系統(tǒng)的信息獲取與控制；

(3)復(fù)雜制造系統(tǒng)的分析、控制與決策。

內(nèi)容介紹

本書(shū)為加強(qiáng)對(duì)學(xué)生實(shí)際動(dòng)手、操作能力的培養(yǎng)，加強(qiáng)學(xué)生工程系統(tǒng)概念的培養(yǎng)而編寫(xiě)。書(shū)中從流體力學(xué)基礎(chǔ)、液壓傳動(dòng)技術(shù)、氣壓傳動(dòng)技術(shù)、機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)、工程控制系統(tǒng)等方面詳細(xì)地闡述了工程系統(tǒng)及其控制方法。為適應(yīng)加強(qiáng)基礎(chǔ)的需要，書(shū)中列入了作為液壓、氣壓傳動(dòng)技術(shù)基礎(chǔ)的流體力學(xué)基礎(chǔ)，并力求闡述準(zhǔn)確、簡(jiǎn)練、明了。為適應(yīng)科技發(fā)展的需要，考慮到技術(shù)進(jìn)步，在元件部分適當(dāng)采用了一些新型的液壓、氣壓、機(jī)械及控制元件。為適應(yīng)加強(qiáng)對(duì)學(xué)生進(jìn)行工程系統(tǒng)的培訓(xùn)，本書(shū)在液壓、氣壓傳動(dòng)技術(shù)部分，適當(dāng)增加了系統(tǒng)安裝、調(diào)試、故障分析等內(nèi)容。本書(shū)實(shí)用性強(qiáng)，具有鮮明的實(shí)踐特點(diǎn)。適用于工科院校本科生必修、選修課或作為工程訓(xùn)練的參考書(shū)。

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導(dǎo)彈武器系統(tǒng)是一個(gè)復(fù)雜工程系統(tǒng)，對(duì)導(dǎo)彈武器系統(tǒng)的研究一直是仿真領(lǐng)域的研究重點(diǎn)之一?！稄?fù)雜工程系統(tǒng)建模與仿真》內(nèi)容包括復(fù)雜工程系統(tǒng)建模與仿真的理論和應(yīng)用問(wèn)題。其中，理論方面，包括復(fù)雜系統(tǒng)的理論及其發(fā)展、基本概念、理論基礎(chǔ)以及其建模與仿真相關(guān)的問(wèn)題、復(fù)雜工程系統(tǒng)及其相關(guān)理論；應(yīng)用方面，以導(dǎo)彈武器系統(tǒng)為對(duì)象，對(duì)導(dǎo)彈武器系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、性能評(píng)估等方面的問(wèn)題進(jìn)行了闡述，包括導(dǎo)彈運(yùn)動(dòng)復(fù)雜性及幾種特殊運(yùn)動(dòng)的建模、導(dǎo)彈六自由度一體化建模方法與理論及應(yīng)用、核武器中聚合爆轟作用的復(fù)雜性及其建模與仿真、導(dǎo)彈攻防對(duì)抗系統(tǒng)和多傳感器組合導(dǎo)航與精確制導(dǎo)復(fù)雜性分析與建模五個(gè)方面。

第1章 緒論

1.1 系統(tǒng)仿真

1.1.1 系統(tǒng)仿真的定義

1.1.2 系統(tǒng)的概念與分類(lèi)

1.1.3 工程與復(fù)雜工程系統(tǒng)

1.2 仿真技術(shù)的發(fā)展

1.3 導(dǎo)彈、航天系統(tǒng)與仿真技術(shù)

第2章 復(fù)雜系統(tǒng)與復(fù)雜性

2.1 復(fù)雜系統(tǒng)與復(fù)雜性理論

2.1.1 現(xiàn)代系統(tǒng)科學(xué)

2.1.2 非線(xiàn)性科學(xué)

2.1.3 復(fù)條系統(tǒng)與復(fù)雜性科學(xué)

2.1.4 復(fù)雜系統(tǒng)理論的綜合分析

2.2 復(fù)雜系統(tǒng)與復(fù)雜性處理方法

2.2.1 還原論與整體論

2.2.2 復(fù)雜性科學(xué)的方法論原則

2.2.3 開(kāi)放復(fù)雜巨系統(tǒng)理論與方法

2.2.4 復(fù)雜適應(yīng)系統(tǒng)理論與方法

2.2.5 復(fù)雜工程系統(tǒng)理論

2.2.6 導(dǎo)彈武器系統(tǒng)是復(fù)雜工程系統(tǒng)的初步分析

2.2.7 復(fù)雜系統(tǒng)與復(fù)雜性研究思路

2.3 復(fù)雜系統(tǒng)建模與仿真

2.3.1 復(fù)雜系統(tǒng)建模與仿真特點(diǎn)

2.3.2 復(fù)雜系統(tǒng)建模與仿真難點(diǎn)

2.3.3 復(fù)雜系統(tǒng)分布仿真

2.4 復(fù)雜系統(tǒng)建模與仿真的應(yīng)用領(lǐng)域

2.4.1 經(jīng)濟(jì)領(lǐng)域

2.4.2 社會(huì)領(lǐng)域

2.4.3 軍事領(lǐng)域

2.4.4 其他領(lǐng)域

第3章 戰(zhàn)略導(dǎo)彈運(yùn)動(dòng)復(fù)雜性及幾種特殊運(yùn)動(dòng)建模

3.1 彈體橫向彎曲振動(dòng)方程的建立

3.1.1 彈體橫向自由振動(dòng)方程及其運(yùn)動(dòng)特性

3.1.2 彈體橫向強(qiáng)迫振動(dòng)方程及其耦合作用

3.2 彎曲振動(dòng)條件下作用在彈體上的廣義力和廣義力矩

3.2.1 考慮彈性振動(dòng)的推力

3.2.2 搖擺發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的慣性力對(duì)應(yīng)的廣義力

3.2.3 空氣動(dòng)力對(duì)應(yīng)的廣義力

3.2.4 用廣義質(zhì)量和廣義力表示的彈性彈體運(yùn)動(dòng)方程

3.3 彈性彈體結(jié)構(gòu)離散化方法——傳遞矩陣法

3.3.1 彈性元件(無(wú)質(zhì)量、無(wú)慣性)的傳遞矩陣

3.3.2 典型節(jié)點(diǎn)的傳遞矩陣

3.3.3 梁的總傳遞矩陣

3.3.4 單分枝梁的傳遞矩陣

3.3.5 多分枝結(jié)構(gòu)傳遞矩陣

3.3.6 用傳遞矩陣計(jì)算導(dǎo)彈橫向振動(dòng)特性

3.4 液體推進(jìn)劑晃動(dòng)分析及其建模

3.4.1 液體自由晃動(dòng)的基本方程

3.4.2 推進(jìn)劑強(qiáng)迫晃動(dòng)的數(shù)學(xué)建模

3.5 對(duì)晃動(dòng)頻率的控制措施及晃動(dòng)質(zhì)量計(jì)算

3.5.1 晃動(dòng)頻率控制

3.5.2 晃動(dòng)質(zhì)量及其位置

3.5.3 晃動(dòng)等效力學(xué)模型——工程二次簡(jiǎn)化

3.5.4 彈簧質(zhì)量系統(tǒng)的等效運(yùn)動(dòng)方程

第4章 彈道導(dǎo)彈六自由度一體化建模方法與理論

4.1 攝動(dòng)制導(dǎo)理論的貢獻(xiàn)及其局限性

4.1.1 “攝動(dòng)理論”與“攝動(dòng)制導(dǎo)

4.1.2 導(dǎo)彈非線(xiàn)性系統(tǒng)的攝動(dòng)方程

4.1.3 攝動(dòng)制導(dǎo)的關(guān)機(jī)控制泛函

4.1.4 攝動(dòng)理論對(duì)宇航事業(yè)發(fā)展的貢獻(xiàn)及其局限性

4.2 基于整體論的彈道導(dǎo)彈一體化建模理論與方法

4.2.1 問(wèn)題的提出

4.2.2 彈道導(dǎo)彈六自由度一體化建模的原則和特點(diǎn)

4.2.3 系統(tǒng)整體建模與分系統(tǒng)模型的關(guān)系

4.2.4 基于整體論的導(dǎo)彈一體化建模方法

4.3 基于牛頓力學(xué)定律的導(dǎo)彈六自由度一體化建模舉例

4.3.1 六自由度建模中的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換關(guān)系

4.3.2 導(dǎo)彈質(zhì)心運(yùn)動(dòng)方程

4.3.3 繞質(zhì)心運(yùn)動(dòng)方程：

4.3.4 關(guān)機(jī)方程和導(dǎo)引方程

4.3.5 控制系統(tǒng)模型

4.3.6 導(dǎo)彈復(fù)合運(yùn)動(dòng)狀態(tài)中彈體的一體化模型

4.4 基于能量守恒原理的彈道導(dǎo)彈一體化建模

第5章 彈道導(dǎo)彈六自由度仿真與應(yīng)用

5.1 六自由度仿真模型的驗(yàn)證與確認(rèn)

5.1.1 理論仿真驗(yàn)?zāi)?

5.1.2 六自由度仿真模型基于半實(shí)物仿真的驗(yàn)?zāi)?

5.1.3 六自由度仿真模型基于飛行試驗(yàn)的驗(yàn)?zāi)?

5.2 六自由度仿真的實(shí)現(xiàn)_

5.2.1 用YH-F2仿真計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)六自由度仿真

5.2.2 基于小型通用并行仿真計(jì)算機(jī)的六自由度仿真研究

5.3 六自由度仿真應(yīng)用研究

5.3.1 彈道導(dǎo)彈全壽命六自由度仿真決策系統(tǒng)

5.3.2 在控制系統(tǒng)評(píng)審與定型中的應(yīng)用研究

5.3.3 在導(dǎo)彈質(zhì)量評(píng)估與發(fā)射決策中的應(yīng)用研究

5.3.4 在導(dǎo)彈故障分析和輔助定位中的應(yīng)用研究

5.3.5 六自由度仿真在閉環(huán)動(dòng)態(tài)測(cè)試中的應(yīng)用

第6章 核武器中聚合爆轟作用的復(fù)雜性與建模仿真

6.1 爆炸作用的復(fù)雜性與計(jì)算機(jī)仿真

6.1.1 核爆炸物理過(guò)程的復(fù)雜性

6.1.2 多維非線(xiàn)性造成的計(jì)算復(fù)雜性

6.1.3 仿真技術(shù)在核武器發(fā)展中的重要作用

6.2 高壓環(huán)境下的固體物態(tài)方程

6.2.1 非含能固體物態(tài)方程

6.2.2 凝聚態(tài)炸藥及其爆轟產(chǎn)物物態(tài)方程

6.2.3 仿真計(jì)算中的物態(tài)方程式

6.3 大變形非線(xiàn)性仿真數(shù)學(xué)模型

6.3.1 ALE描述法

6.3.2 拉格朗日描述法

6.4 物理模型及其離散化

6.4.1 基本結(jié)構(gòu)

6.4.2 算法及其選擇

6.4.3 模型離散化

6.4.4 材料模型

6.5 數(shù)值仿真結(jié)果與分析

6.5.1 金屬殼層單元物理參量的變化圖

6.5.2 金屬球體情況

6.6 球形爆轟驅(qū)動(dòng)計(jì)算模型的間接考核

6.6.1 間接考核試驗(yàn)?zāi)Ｐ?

6.6.2 間接考核試驗(yàn)?zāi)Ｐ驮囼?yàn)與數(shù)值仿真結(jié)果對(duì)比

第7章 多傳感器組合導(dǎo)航與精確制導(dǎo)復(fù)雜性分析與建模

7.1 多傳感器組合導(dǎo)航復(fù)雜性分析與建模

7.1.1 多傳感器信息融合系統(tǒng)分析

7.1.2 基于卡爾曼濾波技術(shù)的組合導(dǎo)航系統(tǒng)建模

7.1.3 基于智能化信息融合技術(shù)的組合導(dǎo)航系統(tǒng)建模

7.2 精確制導(dǎo)武器系統(tǒng)復(fù)雜性分析

7.2.1 制導(dǎo)方式的多樣性

7.2.2 作戰(zhàn)過(guò)程的復(fù)雜性

7.2.3 工作環(huán)境的復(fù)雜性

7.3 一類(lèi)典型的精確制導(dǎo)武器仿真建模

7.3.1 激光制導(dǎo)炸彈仿真建模

7.3.2 激光制導(dǎo)炸彈仿真研究

第8章 導(dǎo)彈攻防對(duì)抗系統(tǒng)建模

8.1 導(dǎo)彈攻防對(duì)抗概述

8.2 導(dǎo)彈攻防對(duì)抗仿真的發(fā)展及應(yīng)用

8.2.1 作戰(zhàn)模擬的發(fā)展與應(yīng)用

8.2.2 攻防對(duì)抗仿真的發(fā)展與應(yīng)用

8.3 常規(guī)導(dǎo)彈作戰(zhàn)對(duì)抗體系分析

8.3.1 常規(guī)導(dǎo)彈作戰(zhàn)體系基本構(gòu)成

8.3.2 對(duì)抗方作戰(zhàn)體系分析

8.3.3 聯(lián)合作戰(zhàn)下常規(guī)導(dǎo)彈作戰(zhàn)對(duì)抗體系結(jié)構(gòu)分析

8.4 常規(guī)導(dǎo)彈對(duì)抗仿真模型

8.4.1 常規(guī)導(dǎo)彈對(duì)抗過(guò)程分析

8.4.2 仿真系統(tǒng)模型

8.4.3 作戰(zhàn)行動(dòng)模型

8.4.4 綜合自然環(huán)境建模

8.4.5 作戰(zhàn)決策模型

8.4.6 網(wǎng)絡(luò)管理控制模型

8.4.7 綜合評(píng)估模型

參考文獻(xiàn)2100433B